JPH042980A - 高感度磁場検出器 - Google Patents
高感度磁場検出器Info
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- JPH042980A JPH042980A JP2103991A JP10399190A JPH042980A JP H042980 A JPH042980 A JP H042980A JP 2103991 A JP2103991 A JP 2103991A JP 10399190 A JP10399190 A JP 10399190A JP H042980 A JPH042980 A JP H042980A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は高感度磁気センサ、電流計、変位計、または
高周波信号増幅器などに応用する直流駆動型超伝導量子
干渉素子（ＤＣＳｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｑｕ
ａｎｔｕｍ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｄｅｖｉｃｅ
：以下ＤＣ５ＱＵＩＤと略ず）の応用に関するもので
ある。
高周波信号増幅器などに応用する直流駆動型超伝導量子
干渉素子（ＤＣＳｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｑｕ
ａｎｔｕｍ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｄｅｖｉｃｅ
：以下ＤＣ５ＱＵＩＤと略ず）の応用に関するもので
ある。
本発明は、磁場を検出し信号電流とする検出コイルと前
記検出コイルと二つの入力端子で超伝導結合した入力コ
イルと、外部制御系からの信号を伝える帰還変調コイル
と、前記入力コイル及び前記帰還変調コイルと磁気的に
結合した超伝導リングを構成するワッシャーコイル及び
対向電極と、前記ワッシャーコイルと対向電極間の接合
部に設けられ前記信号電流を電圧に変換するジョセフソ
ン素子とを備えた直流駆動型超伝導量子干渉素子におい
て、前記ワッシャーコイルをインダクタンスＬの一つの
ワッシャーコイルで構成した場合の入力コイルの巻数を
ｎとした時、前記ワッシャーコイルをインダクタンスの
合計がＬとなるような並列結合させた二つのワッシャー
コイルにより構成することにより、それぞれのワッシャ
ーコイルに対する入力コイルの巻数をｎ ／ ２として
入力コイルの製作を容易にし、またワッシャーコイル自
体に鎖交する磁束による雑音を小さくし、ＤＣ５ＱＵＩ
Ｄの雑音を減少させて感度を向上さセることかできるよ
うにした。
記検出コイルと二つの入力端子で超伝導結合した入力コ
イルと、外部制御系からの信号を伝える帰還変調コイル
と、前記入力コイル及び前記帰還変調コイルと磁気的に
結合した超伝導リングを構成するワッシャーコイル及び
対向電極と、前記ワッシャーコイルと対向電極間の接合
部に設けられ前記信号電流を電圧に変換するジョセフソ
ン素子とを備えた直流駆動型超伝導量子干渉素子におい
て、前記ワッシャーコイルをインダクタンスＬの一つの
ワッシャーコイルで構成した場合の入力コイルの巻数を
ｎとした時、前記ワッシャーコイルをインダクタンスの
合計がＬとなるような並列結合させた二つのワッシャー
コイルにより構成することにより、それぞれのワッシャ
ーコイルに対する入力コイルの巻数をｎ ／ ２として
入力コイルの製作を容易にし、またワッシャーコイル自
体に鎖交する磁束による雑音を小さくし、ＤＣ５ＱＵＩ
Ｄの雑音を減少させて感度を向上さセることかできるよ
うにした。
ＤＣ５ＱＵＩＤは高感度磁気センサ、電流計、変位計、
または高周波信号増幅器などに応用される超伝導素子で
ある。
または高周波信号増幅器などに応用される超伝導素子で
ある。
第６図は従来のＤＣ５ＱＵＴＤの一例を示す平面図であ
り、図において１１はワッシャーコイル、１４は対向電
極、５はワッシャーコイルと対向電極間の接合部に設け
られたジョセフソン素子であり、上記ワッシャーコイル
１１と対向電極１４は超伝導リングを構成している。１
２は渦巻状の入力コイル、１３は帰還変調コイル、８は
検出コイルと入力コイルの超伝導結合部である。検出コ
イルで検出された磁場信号は信号電流として入力コイル
１２に伝達され、信号磁束としてワンシャーコイル１１
に入力される。上記従来のＤＣ５ＱＵＩＤにおいて、上
記超伝導リングは１巻のワッシャーコイルと対向電極に
より構成されている。これらは半導体の製造と同様に薄
膜微細加工技術を用いて製作されている。
り、図において１１はワッシャーコイル、１４は対向電
極、５はワッシャーコイルと対向電極間の接合部に設け
られたジョセフソン素子であり、上記ワッシャーコイル
１１と対向電極１４は超伝導リングを構成している。１
２は渦巻状の入力コイル、１３は帰還変調コイル、８は
検出コイルと入力コイルの超伝導結合部である。検出コ
イルで検出された磁場信号は信号電流として入力コイル
１２に伝達され、信号磁束としてワンシャーコイル１１
に入力される。上記従来のＤＣ５ＱＵＩＤにおいて、上
記超伝導リングは１巻のワッシャーコイルと対向電極に
より構成されている。これらは半導体の製造と同様に薄
膜微細加工技術を用いて製作されている。
従来のＤＣ５ＱＵＩＤは以上のように構成されているの
で、公知の通り薄膜微細加工技術の高度さから、入力コ
イルの巻数が多いと断線や短絡により歩留まりが低下す
る問題があった。また、ワッシャーコイルには入力コイ
ルからの信号磁束のほかに雑音の要因となる周囲の磁束
が直接鎖交しその影響を無視できない問題があった。
で、公知の通り薄膜微細加工技術の高度さから、入力コ
イルの巻数が多いと断線や短絡により歩留まりが低下す
る問題があった。また、ワッシャーコイルには入力コイ
ルからの信号磁束のほかに雑音の要因となる周囲の磁束
が直接鎖交しその影響を無視できない問題があった。
本発明は上記の課題を解決するため、超伝導リングを構
成するワッシャーコイルを並列結合させた二つのワッシ
ャーコイルにより構成したものである。
成するワッシャーコイルを並列結合させた二つのワッシ
ャーコイルにより構成したものである。
上記のような構造によれば、ワッシャーコイルをインダ
クタンスＩ、の一つのワッシャーコイルで構成した場合
の入力コイルの巻数をｎとした時、前記ワッシャーコイ
ルをインダクタンスの合計がＬとなるような並列結合さ
せた二つのワッシャーコイルにより構成することにより
、それぞれのワッシャーコイルに対する入力コイルの巻
数をｎ／２として入力コイルの製作を容易にし、またワ
ッシャーコイル自体に鎖交する磁束による雑音を小さく
し、ＤＣ５ＱＵＩＤの雑音を減少させて感度を向上させ
ることができるようにした。
クタンスＩ、の一つのワッシャーコイルで構成した場合
の入力コイルの巻数をｎとした時、前記ワッシャーコイ
ルをインダクタンスの合計がＬとなるような並列結合さ
せた二つのワッシャーコイルにより構成することにより
、それぞれのワッシャーコイルに対する入力コイルの巻
数をｎ／２として入力コイルの製作を容易にし、またワ
ッシャーコイル自体に鎖交する磁束による雑音を小さく
し、ＤＣ５ＱＵＩＤの雑音を減少させて感度を向上させ
ることができるようにした。
以下に本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
第１図は本発明の一実施例を示す検出コイル分離型のＤ
Ｃ５ＱＵＩＤの平面図である。第３図はボビン型の検出
コイルの斜視図である。図において、２〜５は上記従来
の素子と同一のはたらきをするものである。１は本発明
によるワッシャーコイルで二つのワッシャーコイルを並
列結合させた構造となっている。８は検出コイル結合用
端子で、ボビン型の検出コイル７１の結合端子７８が超
伝導結合される。６はシャント抵抗、７はダンピング抵
抗である。シャント抵抗６、ダンピング抵抗７の材料と
しては、例えばモリブデン（Ｍｏ） 、アルミニウム（
ＡＩ） 、金（Ａｕ）などが用いられるが、抵抗体であ
れば他の金属でもよい。上記ワッシャーコイル１、入力
コイル２、帰還変調コイル３の材料としては、例えばニ
オブ（Ｎｂ） 、窒化ニオブ（ＮｂＮ ） 、鉛（Ｐｂ
）などが用いられるが、他の超伝導材料でもよい。接続
するボビン型の検出コイル７１は、１次微分型、２次微
分型、さらに、高次微分型が用いられる。
Ｃ５ＱＵＩＤの平面図である。第３図はボビン型の検出
コイルの斜視図である。図において、２〜５は上記従来
の素子と同一のはたらきをするものである。１は本発明
によるワッシャーコイルで二つのワッシャーコイルを並
列結合させた構造となっている。８は検出コイル結合用
端子で、ボビン型の検出コイル７１の結合端子７８が超
伝導結合される。６はシャント抵抗、７はダンピング抵
抗である。シャント抵抗６、ダンピング抵抗７の材料と
しては、例えばモリブデン（Ｍｏ） 、アルミニウム（
ＡＩ） 、金（Ａｕ）などが用いられるが、抵抗体であ
れば他の金属でもよい。上記ワッシャーコイル１、入力
コイル２、帰還変調コイル３の材料としては、例えばニ
オブ（Ｎｂ） 、窒化ニオブ（ＮｂＮ ） 、鉛（Ｐｂ
）などが用いられるが、他の超伝導材料でもよい。接続
するボビン型の検出コイル７１は、１次微分型、２次微
分型、さらに、高次微分型が用いられる。
入力コイルの巻数ｎはストリップラインインダクタンス
の影響を無視すると次式で表される。
の影響を無視すると次式で表される。
ｎ−（上）“／２ （１）ここで、Ｌ
はワッシャーコイルのインダクタンス、Ｌｉ は入力コ
イルのインダクタンスである。ワンシャーコイルを一つ
のワッシャーコイルで構成した場合のワッシャーコイル
のインダクタンスをし、入力コイルのインダクタンスを
Ｌｉ入力コイルの巻数をｎとした時、前記ワッシャーコ
イルをインダクタンスの合計がＬとなる並列結合させた
二つのワッシャーコイルにより構成するれば、同一の特
性を有するためにはそれぞれのワッシャーコイルのイン
ダクタンスは２Ｌ、それぞれの入力コイルのインダクタ
ンスはＬｉ／２となり、式（１）よりそれぞれのワッシ
ャーコイルに対する入力コイルの巻数はｎ ／ ２とな
る。
はワッシャーコイルのインダクタンス、Ｌｉ は入力コ
イルのインダクタンスである。ワンシャーコイルを一つ
のワッシャーコイルで構成した場合のワッシャーコイル
のインダクタンスをし、入力コイルのインダクタンスを
Ｌｉ入力コイルの巻数をｎとした時、前記ワッシャーコ
イルをインダクタンスの合計がＬとなる並列結合させた
二つのワッシャーコイルにより構成するれば、同一の特
性を有するためにはそれぞれのワッシャーコイルのイン
ダクタンスは２Ｌ、それぞれの入力コイルのインダクタ
ンスはＬｉ／２となり、式（１）よりそれぞれのワッシ
ャーコイルに対する入力コイルの巻数はｎ ／ ２とな
る。
第２図は」二層実施例のワッシャーコイル１、対向電極
４、及びジョセフソン接合部５の構成のみを等測的に示
したものである。入力コイルから伝達された信号磁束に
より生じる信号電流をＩとし、その電流の流れる方向を
図に矢印で示した。この平面図ではそれぞれのワッシャ
ーコイルに信号電流■が互いに逆回りに流れ、ジョセフ
ソン接合部５には信号電流Ｉが流れる。入力コイルから
の信号磁束以外の磁束が二つのワッシャーコイルに同様
に直接鎖交した場合に生じる雑音電流を Ｉｎとし、そ
の方向を図に矢印で示した。それぞれのワッシャーコイ
ルには雑音電流 Ｉｎが同一方向に流れることになり、
それぞれのワッシャーコイルの雑音電流 Ｉｎは相殺さ
れ、ジョセフソン接合部５には雑音電流 Ｉｎは流れな
い。従って、上記のような構造によれば、入力コイルの
巻数をｎ／２として入力コイルの製作を容易にし、また
ワッシャーコイル自体に鎖交する磁束による雑音を小さ
くし、ＤＣ５ＱＵＩＤの雑音を減少させて感度を向上さ
せることができる。
４、及びジョセフソン接合部５の構成のみを等測的に示
したものである。入力コイルから伝達された信号磁束に
より生じる信号電流をＩとし、その電流の流れる方向を
図に矢印で示した。この平面図ではそれぞれのワッシャ
ーコイルに信号電流■が互いに逆回りに流れ、ジョセフ
ソン接合部５には信号電流Ｉが流れる。入力コイルから
の信号磁束以外の磁束が二つのワッシャーコイルに同様
に直接鎖交した場合に生じる雑音電流を Ｉｎとし、そ
の方向を図に矢印で示した。それぞれのワッシャーコイ
ルには雑音電流 Ｉｎが同一方向に流れることになり、
それぞれのワッシャーコイルの雑音電流 Ｉｎは相殺さ
れ、ジョセフソン接合部５には雑音電流 Ｉｎは流れな
い。従って、上記のような構造によれば、入力コイルの
巻数をｎ／２として入力コイルの製作を容易にし、また
ワッシャーコイル自体に鎖交する磁束による雑音を小さ
くし、ＤＣ５ＱＵＩＤの雑音を減少させて感度を向上さ
せることができる。
第４図はマグネットメータ型の検出コイルの斜視図であ
る。第１図の示すＤＣ５ＱＵＩＤにおいて、検出コイル
を分離型のマグネットメータ型検出コイル７２としても
、上記ワッシャーコイルの構造による作用及び効果は前
の実施例と変わるところはない。
る。第１図の示すＤＣ５ＱＵＩＤにおいて、検出コイル
を分離型のマグネットメータ型検出コイル７２としても
、上記ワッシャーコイルの構造による作用及び効果は前
の実施例と変わるところはない。
第５図はマグネットメータ型の薄膜検出コイルの平面図
である。第１図の示すＤＣ５ＱＵＩＤにおいて、検出コ
イルを分離型の薄膜マグネットメータ型薄膜検出コイル
７８としても、上記ワッシャーコイルの構造による作用
及び効果は前の実施例と変わるところはない。
である。第１図の示すＤＣ５ＱＵＩＤにおいて、検出コ
イルを分離型の薄膜マグネットメータ型薄膜検出コイル
７８としても、上記ワッシャーコイルの構造による作用
及び効果は前の実施例と変わるところはない。
第１図の示すＤＣ５ＱＵＩＤにお（・て、検出コイル結
合用端子８を廃し、ｏｃ ＳＯυＩＤと検出コイルを同
一の工程で製作して、検出コイル一体型ＤＣ５ＱＵＩＤ
マグネツトメータとしても、上記ワッシャーコイルの構
造による作用及び効果は前の実施例と変わるところはな
い。
合用端子８を廃し、ｏｃ ＳＯυＩＤと検出コイルを同
一の工程で製作して、検出コイル一体型ＤＣ５ＱＵＩＤ
マグネツトメータとしても、上記ワッシャーコイルの構
造による作用及び効果は前の実施例と変わるところはな
い。
第１図の示すＤＣ５ＱＵＩＤにおいて、シャント抵抗６
、ダンピング抵抗７のどちらか一方、あるいは両方を廃
しても、上記ワッシャーコイルの構造による作用及び効
果は前の実施例と変わるところはない。
、ダンピング抵抗７のどちらか一方、あるいは両方を廃
しても、上記ワッシャーコイルの構造による作用及び効
果は前の実施例と変わるところはない。
第１図の示すＤＣ５０１１１＋）において、ダンピング
抵抗７をワッシャーコイル１に直列に設置しても、上記
ワッシャーコイルの構造による作用及び効果は前の実施
例と変わるところはない。
抵抗７をワッシャーコイル１に直列に設置しても、上記
ワッシャーコイルの構造による作用及び効果は前の実施
例と変わるところはない。
以上説明したように本発明によれば、ワッシャーコイル
をインダクタンスＬの一つのワッシャーコイルで構成し
た場合の入力コイルの巻数をｎとした時、前記ワッシャ
ーコイルをインダクタンスの合計がＬとなるような並列
結合させた二つのワッシャーコイルにより構成すること
により、それぞれのワッシャーコイルに対する入力コイ
ルの巻数をｎ ／ ２として入力コイルの製作を容易に
することができ、さらにワッシャーコイル自体に鎖交す
る磁束による雑音を小さくしてＤＣ５ＱＵＩＤの雑音を
減少させて感度を向上させることができる。
をインダクタンスＬの一つのワッシャーコイルで構成し
た場合の入力コイルの巻数をｎとした時、前記ワッシャ
ーコイルをインダクタンスの合計がＬとなるような並列
結合させた二つのワッシャーコイルにより構成すること
により、それぞれのワッシャーコイルに対する入力コイ
ルの巻数をｎ ／ ２として入力コイルの製作を容易に
することができ、さらにワッシャーコイル自体に鎖交す
る磁束による雑音を小さくしてＤＣ５ＱＵＩＤの雑音を
減少させて感度を向上させることができる。
第１図は本発明の一実施例によるＤＣＳＱ［ＩＩＤの平
面図、第２図は上記実施例の等価概念図、第３図はボビ
ン型検出コイルの斜視図、第４図はマグネットメータ型
検出コイルの斜視図、第５図はマグネットメータ型薄膜
検出コイルの平面図、第６図は従来のＤＣ５ＱＵＩＤの
平面図である。 ■・・・本発明によるワッシャーコイル２・・・入力コ
イル ３・・・帰還変調コイル ４・・・対向電極 ５ ・ ６ ・ ７ ・ ８ ・ １１ ・ １２ ・ １３ ・ １４ ・ ７１ ・ ７２ ・ ７３ ・ ７８ ・ ・ジョセフソン素子 ・シャント抵抗 ・ダンピング抵抗 ・検出コイル接続用端子 ・従来のワッシャーコイル ・人力コイル ・帰還変調コイル ・対向電極 ・ボビン型検出コイル ・マグネソ１−メータ型検出コイル ・マグネットメータ型の薄膜検出コイル・入力コイル接
続用端子 以上 出願人 セイコー電子工業株式会社 代理人 弁理士 林 敬 之 助 第３層 第５ 因 箔４区 第６層
面図、第２図は上記実施例の等価概念図、第３図はボビ
ン型検出コイルの斜視図、第４図はマグネットメータ型
検出コイルの斜視図、第５図はマグネットメータ型薄膜
検出コイルの平面図、第６図は従来のＤＣ５ＱＵＩＤの
平面図である。 ■・・・本発明によるワッシャーコイル２・・・入力コ
イル ３・・・帰還変調コイル ４・・・対向電極 ５ ・ ６ ・ ７ ・ ８ ・ １１ ・ １２ ・ １３ ・ １４ ・ ７１ ・ ７２ ・ ７３ ・ ７８ ・ ・ジョセフソン素子 ・シャント抵抗 ・ダンピング抵抗 ・検出コイル接続用端子 ・従来のワッシャーコイル ・人力コイル ・帰還変調コイル ・対向電極 ・ボビン型検出コイル ・マグネソ１−メータ型検出コイル ・マグネットメータ型の薄膜検出コイル・入力コイル接
続用端子 以上 出願人 セイコー電子工業株式会社 代理人 弁理士 林 敬 之 助 第３層 第５ 因 箔４区 第６層
Claims (1)
- 磁場を検出し信号電流とする検出コイルと前記検出コ
イルと二つの入力端子で超伝導結合した入力コイルと、
外部制御系からの信号を伝える帰還変調コイルと、前記
入力コイル及び前記帰還変調コイルと磁気的に結合した
超伝導リングを構成するワッシャーコイル及び対向電極
と、前記ワッシャーコイルと対向電極間の接合部に設け
られ前記信号電流を電圧に変換するジョセフソン素子と
を備えた直流駆動型超伝導量子干渉素子において、超伝
導リングを構成する前記ワッシャーコイルが並列結合さ
れた二つのワッシャーコイルにより構成されることを特
徴とする高感度磁場検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2103991A JPH042980A (ja) | 1990-04-19 | 1990-04-19 | 高感度磁場検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2103991A JPH042980A (ja) | 1990-04-19 | 1990-04-19 | 高感度磁場検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH042980A true JPH042980A (ja) | 1992-01-07 |
Family
ID=14368770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2103991A Pending JPH042980A (ja) | 1990-04-19 | 1990-04-19 | 高感度磁場検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH042980A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61121483A (ja) * | 1984-11-19 | 1986-06-09 | Mitsubishi Electric Corp | 直流駆動型超伝導量子干渉素子 |
| JPS6325574A (ja) * | 1986-07-17 | 1988-02-03 | Shimadzu Corp | Ｄｃ超伝導磁力計のスキツド素子 |
| JPS63309876A (ja) * | 1987-06-12 | 1988-12-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | マルチ型ｄｃＳＱＵＩＤ磁力計 |
-
1990
- 1990-04-19 JP JP2103991A patent/JPH042980A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61121483A (ja) * | 1984-11-19 | 1986-06-09 | Mitsubishi Electric Corp | 直流駆動型超伝導量子干渉素子 |
| JPS6325574A (ja) * | 1986-07-17 | 1988-02-03 | Shimadzu Corp | Ｄｃ超伝導磁力計のスキツド素子 |
| JPS63309876A (ja) * | 1987-06-12 | 1988-12-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | マルチ型ｄｃＳＱＵＩＤ磁力計 |
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